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BIOLOGIA/ Nodi e rami mettono in rete la complessità della vita

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Una rete di contatto di proteine  Una rete di contatto di proteine

Compresenza dei due modelli di causazione (che viene chiamata “middle-out” per rimarcare il fatto che la rappresentazione mette al centro la struttura di relazione) costituisce l’essenza del pensiero “sistemico”.  Le formule chimiche permettono di derivare molte caratteristiche fisico-chimiche delle molecole (peso molecolare, rifrazione molare, energia degli orbitali molecolari... ) e addirittura di proprietà collettive delle sostanze (punto di fusione, solubilità, punto di ebollizione...). Il linguaggio dei grafi chimici (formule di struttura) è insomma un linguaggio altamente generativo.

In che senso un grafo chimico come una formula di struttura può essere considerata una “forma”? Tenendo presente che “una forma è un insieme di relazioni che legano fra loro gli elementi di un sistema”, in una molecola gli elementi sono proprio gli elementi chimici, gli atomi, e le relazioni fra di loro corrispondono ai legami covalenti tra le specie atomiche.  Capiamo allora perché nel pensiero chimico le forme, descritte dalle formule di struttura, siano una primitiva: non è possibile (se non nel caso di forme transienti molto instabili che hanno una vita di pochi nanosecondi) attraversare uno spazio continuo di forme ma, con l’unica parziale eccezione di stati di transizione altamente instabili, solo “saltare” da una forma discreta ammessa (che soddisfa cioè i vincoli di valenza) ad un'altra. La “forma chimica” è dunque un’entità discreta, una molecola può essere trasformata in un’altra ma sempre attraverso un cammino che passa attraverso “forme ammesse”.

Le scienze biologiche si stanno (almeno nei loro settori più accorti) avvicinando a questo tipo di pensiero generativo attraverso l’enorme importanza che viene data alle reti di relazione di vario genere (reti metaboliche, reti di interazione proteina-proteina, reti di regolazione genica, reti ecologiche). La rete (o grafo) ha alla base, come abbiamo visto, il concetto di forma, che si interpreta come un insieme ordinato di relazioni tra gli elementi di un sistema; questa nozione ha una importanza cruciale per la comprensione delle interazioni proteina-proteina che porta alla formazione di vere e proprie nano macchine molecolari che portano avanti il metabolismo (ordinato!) che rende possibile la vita.

Fino a pochi anni fa queste reti (presenti a tutti i livelli dell’organizzazione biologica dal metabolismo cellulare agli ecosistemi) erano poco più che un suggestivo strumento di visualizzazione: l’attenzione era rivolta ai singoli costituenti di cui si cercavano le leggi costitutive e il ruolo funzionale.



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